Permitem avaliar a antigüedad de objectos ou restos arqueológicos em termos independentes de outros objectos de estudo.
Para tal fim utilizam-se técnicas diversas baseadas em propriedades físicas, sendo as mais comuns a datación por carbono-14 , a termoluminiscencia e o paleomagnetismo.
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Esta técnica fundamenta-se na relação constante que existe nos organismos vivos entre os isótopos do carbono C-12 e C-14, a qual é a mesma que a que existe na natureza, como os seres vivos se encontram em contínuo processo de formação, e por tanto as novas moléculas que fixam o carbono atmosférico em um organismo têm a mesma relação isotópica que o carbono livre na atmosfera. Quando um organismo morre esta relação muda, pois o isótopo C-14 é instável e se decompõe radiactivamente com o tempo. Desta forma, como conhecemos experimentalmente a velocidade à que se produz este processo de descomposição radiactiva, podemos calcular quanto tempo faz desde que se produziu a morte do organismo que estamos a datar a partir da diferença que existe entre a relação C-12/C-14 medida na mostra e a relação ambiental.
Esta técnica, portanto, será de aplicação ali onde encontremos restos de matéria orgânica que ou bem sejam um resto arqueológico em si mesmos, como por exemplo os restos humanos em um enterro, ou bem contextualmente possam se associar como contemporâneos a um resto arqueológico. Sempre há que ter em conta que o que se data mediante esta técnica é a data na que se produziu a morte do organismo, não a data na que se produziu o facto histórico; isto é, data-se quando se cortou a madeira com a que se construiu uma tumba, não quando se realizou o enterro. O limite máximo de datación por este método é de 60.000 anos.[1]
Conhece-se por datación termoluminiscencia a capacidade que têm alguns minerales como o cuarzo e os feldespatos para emitir luz quando são aquecidos. A origem desta emissão é a imperfección de sua estrutura cristalina, que provoca que alguns elétrons livres se situem em níveis energéticos superiores a seu nível fundamental. Quando se produz um contribua de calor, parte da energia se transmite a estes elétrons, os quais, se se supera um limite de energia podem escapar da armadilha>> estrutural na que se encontravam e descer a seu nível de energia mais baixo ou fundamental, emitindo nesse momento a energia sobrante em modo de luz (a termoluminiscencia).
O como chegaram a se situar os elétrons em ditos estados energéticos anómalos ou armadilhas é mediante a absorción da energia procedente da radiación ambiental. Quando a radiactividad natural presente ao ambiente – a procedente dos isótopos radiactivos naturais, como por exemplo os do potasio (o isótopo radiactivo K-40) - incide sobre uma estrutura cristalina, pode provocar que um elétron livre absorva a energia incidente aumentando seu nível energético, e dantes de retornar a seu nível fundamental fique atrapado nas armadilhas cristalinas. Quanto maior seja a radiación que se receba, maior será o número de elétrons atrapados e maior será a luz que se emita quando dito material se quente.
Vemos, por tanto, que a quantidade de luz que se emite no momento do aquecimento dependerá do tempo que dito material tenha estado recebendo radiación ambiental. Para que esta propriedade física tenha utilidade em datación arqueológica, se precisa, no entanto, uma <<posta a zero>> dos elétrons, um aquecimento prévio ao momento no que o resto arqueológico ficou enterrado, pois caso contrário estaríamos a medir a idade do mineral, mas não a idade do resto arqueológico.
É por isso que este método se aplica principalmente às cerâmicas. Durante sua fabricação, o aquecimento que sofreram no forno libertou a todos os elétrons de suas armadilhas cristalinas. Durante o enterro arqueológico, a radiación ambiental provocou o agregado dos elétrons nas armadilhas, de forma que o número deles – e portanto a intensidade de emissão durante um aquecimento – é função do tempo de enterro. Se no laboratório controla-se a variação da emissão de luz em função da dose recebida procedente de uma fonte de emissão calibrada, e obtém-se a radiación ambiental na zona de enterro a partir da análise química do terreno ou mediante medidores calibrados, podemos obter a idade da cerâmica. Ao igual que no caso do C14, temos de ter em conta que o que se data neste caso é o momento em que se fabricou a cerâmica, não o momento no que se produziu o enterro, ainda que em general dita diferença temporário não é muito alta.
Na prática para medir a termoluminiscencia de um mineral precisam-se fazer duas operações: O aquecimento da mostra e a medida da luz emitida. Coloca-se a mostra em uma placa calefactora. Seguidamente, incrementa-se linealmente a temperatura em uma atmosfera de nitrógeno, para evitar a acção de oxigeno no ar, que poderia provocar luz nociva por causa da combustão dos restos orgânicos presentes na mostra cerâmica. A medida da luz consegue-se utilizando um fotomultiplicador, cujo fotocátodo recolhe os fotones despedidos pela mostra e transforma-os em estímulos eléctricos. Estes impulsos compõem uma corrente que mostra o fluxo luminoso produzido pelo mineral. Registando esta corrente no eixo OY ao mesmo tempo que a temperatura de aquecimento no eixo OX de um registrador, se tem o curvo telefonema “termograma” cuja área é proporcional à luz que emana o material.
Além da as cerâmicas, esta técnica também se aplicou com sucesso a vidros , tijolos e escorias de fundição, sendo também uma técnica habitual na autentificación de peças cerâmicas pertencentes a colecções de museus. O limite prático de utilização é de 200.000 anos. É um tipo de datación.
Ao longo da história do planeta o campo magnético terrestre tem experimentado flutuações consideráveis e aparentemente aleatórias, tendo-se produzido ademais investimentos da polaridad, as quais têm provocado que durante algumas épocas o pólo norte magnético se situasse no pólo sul geográfico e vice-versa. A utilidade que esta propriedade do campo magnético terrestre tem para a datación dos restos arqueológicos é a seguinte: alguns minerales de arcilla comportam-se como "pequenas bússolas", pois sua conformación magnética polar faz que se orientem para o pólo norte magnético quando se encontram em suspensão livre em um médio acuoso. Se produz-se seu decantación e deposición em um sustrato fixo, sua orientação fixa nesse momento a situação que no momento da deposición tinha o pólo norte magnético. Como existe um registo gráfico das coordenadas geográficas nas que se situou o pólo norte magnético ao longo do tempo, obtido a partir de séries sedimentarias arcillosas, poderíamos em princípio conhecer o momento em que se produziu a deposición da mostra a datar.
Este tipo de datación absoluta aplica-se principalmente aos fundos arcillosos de decantación em oficinas de fabricação de cerâmicas, e em general a todo o resto que tenhamos constancia que se depositou livremente sobre um sustrato firme a partir de água com alto conteúdo em arcillas. Para que este tipo de datación seja factible, se precisa que a mostra seja obtida orientada, isto é, devemos conhecer exactamente a orientação geográfica do resto arcilloso dantes de levar ao laboratório para sua análise. Ademais, como o pólo norte magnético se situou várias vezes nas mesmas coordenadas geográficas, este tipo de datación mais que uma data única costuma dar duas ou três idades possíveis para o resto a datar, das quais a correcta obter-se-á a partir do contexto do yacimiento.